2023年3D打印行業(yè)研究報(bào)告

2023年3D打印行業(yè)研究報(bào)告一、何謂3D打印3D打印機(jī)，英文“3DPrinters”，3D打印這個名稱是近年來該產(chǎn)品針對民用市場而出現(xiàn)的一個新詞，是通俗叫法，其實(shí)在專業(yè)領(lǐng)域它有其它學(xué)術(shù)名稱“快速成形技術(shù)”(及“快速原型制造技術(shù)”、“增量制造技術(shù)”、“增材制造技術(shù)”)?？焖俪尚渭夹g(shù)(又稱快速原型制造技術(shù)RapidPrototypingManufacturing，簡稱RPM)，誕生于20世紀(jì)80年代后期，是基于材料堆積法的一種高新制造技術(shù)，是一種不再需要傳統(tǒng)的刀具、夾具和機(jī)床就可以打造出任意形狀，根據(jù)零件或物體的三維模型數(shù)據(jù)，通過成型設(shè)備以材料累加的方式制成實(shí)物模型的技術(shù)，被認(rèn)為是近20年來制造領(lǐng)域的一個重大成果。它集機(jī)械工程、CAD、逆向工程技術(shù)、分層制造技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、材料科學(xué)、激光技術(shù)于一身，可以自動、直接、快速、精確地將設(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢üδ艿脑突蛑苯又圃炝慵瑥亩鵀榱慵椭谱?、新設(shè)計(jì)思想的校驗(yàn)等方面提供了一種高效低成本的實(shí)現(xiàn)手段。RPM技術(shù)是在現(xiàn)代CAD/CAM技術(shù)、激光技術(shù)、計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、精密伺服驅(qū)動技術(shù)以及新材料技術(shù)的基礎(chǔ)上集成發(fā)展起來的。不同種類的快速成型系統(tǒng)因所用成形材料不同，成形原理和系統(tǒng)特點(diǎn)也各有不同。但是，其基本原理都是一樣的，那就是"分層制造，逐層疊加"，這種工藝可以形象地叫做"增長法"或"加法"。形象地講，快速成形系統(tǒng)就像是一臺"立體打印機(jī)"，因此得名“3D打印機(jī)”。3D打印機(jī)的原理：3D打印機(jī)可以根據(jù)零件的形狀，每次制做一個具有一定微小厚度和特定形狀的截面，然后再把它們逐層粘結(jié)起來，就得到了所需制造的立體的零件。每個截面數(shù)據(jù)相當(dāng)于醫(yī)學(xué)上的一張CT像片；整個制造過程可以比喻為一個"積分"的過程。當(dāng)然，整個過程是在電腦的控制下，由3D打印機(jī)系統(tǒng)自動完成的。二、3D打印的發(fā)展歷程1984年，CharlesHull開始研發(fā)3D打印技術(shù)，【1986年】，他自立門戶，創(chuàng)辦了世界上第一家3D打印技術(shù)公司，也是現(xiàn)在的3D市場領(lǐng)軍者之一3DSystems公司（NYSE:DDD），同年發(fā)布了【第一款商用3D打印機(jī)】，2023年1月，他們收購了另外兩家3D打印公司Zcorp和VidarSystems；1988年，ScottCrump發(fā)明了FDM（熱熔擠制成型）技術(shù)，并于1989年成立了現(xiàn)在的另一家3D打印上市公司斯川塔斯Stratasys（NASDAQ:SSYS），該公司在1992年賣出了第一臺商用3D打印機(jī)。2023年4月，Stratasys還收購了以色列的Objet公司，從而成為【全球最大】3D打印機(jī)制造商。1989年，美國麻省理工學(xué)院的EmanuelM.Sachs和JohnS.Haggerty等在美國申請了三維印刷技術(shù)的專利，之后EmanuelM.Sachs和JohnS.Haggerty又多次對該技術(shù)進(jìn)行完善，形成了今天的三維印刷快速成型工藝。1993年，麻省理工學(xué)院獲3D印刷技術(shù)專利。1995年，美國ZCorp公司（后被3Dsystems收購）從麻省理工學(xué)院獲得唯一授權(quán)并開始開發(fā)3D打印機(jī)。1996年，媒體第一次使用【3D打印】這個詞來稱呼當(dāng)時的快速成型機(jī)，后來取代了之前的稱謂，成就了現(xiàn)在流行的3D打印這個概念；2023年，市場上首個高清晰彩色3D打印機(jī)SpectrumZ510由ZCorp公司研制成功。2023年，開源3D打印項(xiàng)目【RepRap】發(fā)布“Darwin”，3D打印機(jī)制造進(jìn)入新紀(jì)元；同年，Objet推出Connex500，讓【多材料】3D打印成為可能。2023年11月，世界上第一輛由3D打印機(jī)打印而成的汽車Urbee問世。2023年6月6日，發(fā)布了全球第一款3D打印的比基尼。7月，英國研究人員開發(fā)出世界上第一臺3D2023年11月，蘇格蘭科學(xué)家利用人體細(xì)胞首次打印出人造肝臟組織。目前，美國擁有世界上３８．５％的３Ｄ打印設(shè)備，而中國所占的比例只有８．６％，有著很大的提升空間。3D打印技術(shù)在美國已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，目前全球有兩家3D打印機(jī)制造巨頭，分別Stratasys和3DSystems，均在美國納斯達(dá)克上市，2023年?duì)I業(yè)收入分別為1.7億美元和2.9億美元。目前國外3D打印機(jī)制造商主要有：商用3D打印機(jī)主要制造商包括Stratasys，ObjetGeometries,ZCorporation，3DSystems等。家用3D打印機(jī)主要制造商有Reprap，MakerbotIndustries，Ultimaker，Botmill，F(xiàn)ab@Home等。三、3D打印為什么近兩年突然熱起來2023年3月19日，美國總統(tǒng)奧巴馬在卡內(nèi)基梅隆大學(xué)宣布創(chuàng)立美國“制造創(chuàng)新國家網(wǎng)絡(luò)”計(jì)劃。由政府主導(dǎo)、聯(lián)邦政府和工業(yè)部門共同斥資10億美元逐步建立15個“制造創(chuàng)新中心”，組成創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)。2023年4月21日，英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》刊文《第三次工業(yè)革命》，認(rèn)為四、3D打印國內(nèi)外現(xiàn)狀1、3D打印國外現(xiàn)狀除了上面已提到的國外的企業(yè)/高校及產(chǎn)品，下面再列舉一些比較知名的：1996年，3DSystems、Stratasys、ZCorporation公司分別推出Actua2100、Genisys、Z402產(chǎn)品，第一次使用了“3D打印機(jī)”的稱謂。2023年，ZCroporation發(fā)布SpectrumZ510，這是世界上第一臺高精度彩色3D打印機(jī)。同一年，英國巴恩大學(xué)的AdrianBowyer發(fā)起開源3D打印機(jī)項(xiàng)目RepRap，其目標(biāo)是制造出“自我復(fù)制機(jī)”，通過3D打印機(jī)本身，能夠制造出另一臺3D打印機(jī)。2023年，第一版RepRap發(fā)布，代號“Darwin”，能夠打印自身50%的元件，體積僅一個箱子大小。1）、國外知名3D打印企業(yè)及機(jī)構(gòu)產(chǎn)品介紹德國EOS公司的金屬粉末燒結(jié)機(jī)-EOSEOSINTM270金屬激光燒結(jié)系統(tǒng)，該設(shè)備采用EOS公司研發(fā)的DMLS技術(shù)（DirectMetalLaser-Sintering）進(jìn)行金屬件制作。EOSINTM270激光燒結(jié)系統(tǒng)采用的是Yb-fibre激光發(fā)射器，具有高效能、長壽命等特點(diǎn)。精準(zhǔn)的光學(xué)系統(tǒng)能夠保證模型的表面光滑度和準(zhǔn)確度。氮?dú)獍l(fā)生裝置以及空壓系統(tǒng)則使設(shè)備的使用更加安全。技術(shù)參數(shù)：最大成型尺寸250mm×250mm×215mm；建造速度2-30mm3/秒；層厚20-100微米；激光發(fā)射器類型Yb-fibre激光發(fā)射器200W；光學(xué)系統(tǒng)F-theta-lens；掃描速度最高速度為7m/秒；支撐結(jié)構(gòu)無；電源220V，32A或380V，16A；最大功率5500W；氮發(fā)生裝置標(biāo)準(zhǔn)；壓縮空氣支持7bar，20m3/小時；產(chǎn)品尺寸2023mm×1050mm×1940mm；建議安裝空間3500mm×3600mm×2500mm；重量1130kg；數(shù)據(jù)處理PCWindows操作系統(tǒng)；軟件EOSRPTools.MagicsRP（Materialise）；CAD接口STL或其他可轉(zhuǎn)換的格式；網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)；產(chǎn)品認(rèn)證CE，NFPA；可使用材料不銹鋼材料鈷鉻鉬合金MP1鈷鉻鉬合金SP1馬氏體鋼鈦合金純鈦超級合金IN718鋁合金。美國3DSYSTEMS公司這款sPro250SLM商用型金屬3D打印機(jī)為目前比較先進(jìn)的制造系統(tǒng)，能夠提供長達(dá)為320毫米（12.6英寸）的高工藝金屬零件，具有出色的表面光潔度、精細(xì)的功能性細(xì)節(jié)與嚴(yán)格的公差?？梢赃x擇廣泛范圍的金屬合金使用，包括鋁和鈦。sPro250SLM商用型金屬3D打印機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域包括產(chǎn)品質(zhì)量原型的功能測試，具有有機(jī)或高度復(fù)雜的幾何形狀?？焖傩∨恐圃旖饘俨考钠渌麘?yīng)用范例包括：定制醫(yī)療植入物、輕量級航空航天和賽車部件、高效散熱片、帶有隨形冷卻管道的注塑模具鑲件，以及牙帽、牙冠和牙橋。SLM工藝使用高功率激光逐層熔化直接來自CAD數(shù)據(jù)的金屬細(xì)粉末，以創(chuàng)建功能性金屬部件。每一層操作完后重新噴粉機(jī)系統(tǒng)將堆積厚度范圍從20到100微米的一個新粉末層。SLM系統(tǒng)采用市售的氣體霧化金屬粉末產(chǎn)生完全致密的金屬零件，包括不銹鋼、鈦、鈷鉻合金及工具鋼的材料。這些系統(tǒng)在設(shè)計(jì)伊始均考慮到工具庫或工人的需求，帶有一個簡單的觸摸屏用戶界面，便于管理粉末處理系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固。只需選擇滿足客戶特定應(yīng)用需求的一種圍護(hù)結(jié)構(gòu)與材料。3D打印技術(shù)在美國已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，目前有兩家3D打印機(jī)制造巨頭，分別是Stratasys（開發(fā)制訂行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)之一FDM）和3DSystems(3D打印技術(shù)的創(chuàng)始者)，均在美國納斯達(dá)克上市，2023年?duì)I業(yè)收入分別為1.7億美元和2.9億美元。2023年3D打印市場規(guī)模17.1億美元。不過，這一數(shù)字僅占全球制造市場的0.02%。以色列objet公司Objet是快速成型和快速制造的光固化技術(shù)先鋒，開發(fā)者，生產(chǎn)商及高精度，高分辨率三維打印方案的全球市場推廣者。Objet系統(tǒng)都是基于經(jīng)過市場證明的自身專利技術(shù)的光敏樹脂噴射技術(shù)，使得極為復(fù)雜的三維部件都可以以高品質(zhì)，高精度和高速度打印出來。Polyjet的打印頭類似于行式打印機(jī)，沿著X軸前后滑動，在成型室里鋪上一層超薄的光敏樹脂。每鋪完一層后，噴頭架邊上的紫外光球立即發(fā)射紫外光，快速固化和硬化每層光敏樹脂。這一步驟減少了使用其他技術(shù)所需的后處理過程。每打印完一層，機(jī)器內(nèi)部的成型底盤就會極為精確地下沉，而噴頭繼續(xù)一層一層地工作，直到原型件完成。精密的工具軟件保證了所有的噴頭能協(xié)調(diào)運(yùn)作，能同步地往底盤上噴射等量的材料。這就產(chǎn)生了特別平坦和光滑的表面。成型時使用了兩種不同的光敏樹脂材料：一種是用來成型實(shí)體部件的成型材料，另一種類膠體的用來支撐部件的支撐材料。支撐結(jié)構(gòu)的骨架先提前預(yù)排好程序用來配合復(fù)雜的成型件（如空腔，懸垂，底切，薄壁的截面）。成型完成后，只用一個水噴頭就可以輕易地移除支撐材料，留下光滑的表面。南非科工研究理事會國家激光中心該中心研究人員在激光添加制造技術(shù)（AdditiveManufacturing），一種最新的快速成型制造技術(shù)上取得突破。該項(xiàng)技術(shù)的概念試驗(yàn)論證顯示，其生產(chǎn)速度是現(xiàn)有的可商業(yè)化的選擇性激光燒結(jié)技術(shù)的8.3倍。目前，利用該技術(shù)可以生產(chǎn)不超過500毫米的小尺寸部件，而當(dāng)日揭牌的Aeroswift項(xiàng)目將致力于制造2mx0.5m的大尺寸部件。這將有助于南非航空制造公司Aerosud在三年內(nèi)躋身世界航空結(jié)構(gòu)件制造的先進(jìn)行列。南非科工研究理事會與Aerosud公司共同承擔(dān)了南非科技部資助的Aeroswift項(xiàng)目，旨在開發(fā)制造速度快批量大的激光添加快速成型技術(shù)，為全球航天業(yè)制造金屬鈦部件。Aeroswift項(xiàng)目的關(guān)鍵是5千瓦IPG單光纖激光二極管發(fā)生器，它是激光添加制造技術(shù)的核心。國家激光中心希望在2023年底、2023年初完成該項(xiàng)技術(shù)設(shè)備的安裝與測試工作，之后將其拆分，運(yùn)至Centurion的航天谷，在那里重新組裝并投入生產(chǎn)。南非Aerosud公司總經(jīng)理在談到其發(fā)展目標(biāo)時表示，2023年該技術(shù)將在試驗(yàn)廠投入使用，然后再用一至兩年時間進(jìn)行實(shí)際開發(fā)并獲得生產(chǎn)資質(zhì)，2023年實(shí)現(xiàn)與全球航空公司合作，為其提供小批量、高附加值、復(fù)雜的鈦金屬部件。2）、國外3D打印案例2023年3月，一位名為恩里科?迪尼（EnricoDini）的發(fā)明家設(shè)計(jì)出了一種神奇的3D打印機(jī)，它甚至可以“打印”出一幢完整的建筑。據(jù)恩里科?迪尼介紹，這種打印機(jī)的原料主要是沙子。當(dāng)打印機(jī)開始工作時，它的上千個噴嘴中會同時噴出沙子和一種鎂基膠。這種特制的膠水會將沙子粘成像巖石一樣堅(jiān)固的固體，并形成特定的形狀，然后只需要按照預(yù)先設(shè)定的形狀一層層噴上這種材料，最終就可以“打印”一個完整的雕塑或者教堂建筑。美國南加州大學(xué)BehrokhKhoshnevis教授預(yù)計(jì)，截至2050年，使用石灰、水泥為耗材的“3D打印房子”將實(shí)現(xiàn)，20小時內(nèi)就能打印出一套房子，住5~10年都沒有問題。意大利設(shè)計(jì)師MarcoGiubelli使用三維打印機(jī)，幫助客戶打印出了一個90米長大壩的3D模型，展示大壩建成后的樣子。2023年，世界上首款應(yīng)用3D打印技術(shù)的汽車“Urbee”在經(jīng)過15年的艱苦研制后在加拿大亮相，這輛名為“Urbee”的汽車包括玻璃嵌板在內(nèi)的所有外部組件都是通過大型3D打印設(shè)備生產(chǎn)。2023年8月，世界上第一輛3D打印賽車“阿里翁”，在德國霍根海姆賽道完成測試，最高時速達(dá)141公里。從設(shè)計(jì)到打印，“阿里翁”車身的出爐僅用時3周，所使用的3D打印機(jī)，能打印最大尺寸達(dá)到210×68×80厘米的零部件。威斯康星州工程師、業(yè)余槍械師邁克爾?格斯林克(MichaelGuslick)日前使用Stratasys3D打印機(jī)以及從網(wǎng)絡(luò)上下載的設(shè)計(jì)圖，成功打印出了AR-15步槍的下機(jī)匣，并把它變成了一支槍。邁克爾不是使用打印機(jī)來打印整只槍，步槍的其他部分，則是利用標(biāo)準(zhǔn)部件組裝而成。邁克爾提供了一個早期步槍模型的圖片，展示了一個打印的熱塑下機(jī)匣，以及購買的金屬上槍匣、槍管、槍柄和彈盒等。當(dāng)然，邁克爾也沒有制作彈藥。但隨著低端打印機(jī)可以打印金屬和陶瓷材料，可能有一天，人們可以打印出一把完整的槍。一款槍械的設(shè)計(jì)藍(lán)圖，發(fā)布在網(wǎng)絡(luò)上供人任意下載，你使用家庭自備的機(jī)器就可以把槍的所有零件制造出來——這是2023年8月在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)起的“維基武器”項(xiàng)目，發(fā)起者希望把制槍變成一種家庭作坊式的工作，而這一切都賴以一項(xiàng)名為“3D打印”的技術(shù)。首款“3D打印小飛機(jī)”SULSA已于2023年在英國成功試飛。據(jù)悉，這架由英國南安普敦大學(xué)工程師制造的世界上第一架“3D打印”小型無人駕駛飛機(jī)，包括2米長的機(jī)翼、整體控制面和艙門均是打印而成，可以在幾分鐘內(nèi)不使用任何工具就組裝完畢。美國《福布斯》雜志報(bào)道稱，空客公司的機(jī)艙設(shè)計(jì)師近日宣稱將從打印飛機(jī)的小部件開始，最終在2050年左右用3D打印機(jī)打印出整架飛機(jī)。今年年底A380客艙將首次使用3D打印機(jī)生產(chǎn)的行李架；預(yù)計(jì)2050年左右，空客將利用3D打印機(jī)造出整架飛機(jī)的所有零件。據(jù)稱，其打印機(jī)的體型可與飛機(jī)庫大小比肩，打印技術(shù)制造的飛機(jī)重量將比傳統(tǒng)型減輕65%。幾乎在同時，波音公司也宣告未來有能力利用3D打印技術(shù)，不使用任何金屬即可打造一塊完整的飛機(jī)機(jī)翼。醫(yī)療行業(yè)也已利用3D打印機(jī)進(jìn)行手術(shù)用骨骼部件的打印。據(jù)英國廣播公司（BBC）網(wǎng)站2023年2月6日報(bào)道，2023年6月，荷蘭一位顎骨感染的83歲老人成功安裝3D打印機(jī)使用MRI數(shù)據(jù)打印的定制下巴植入物。比利時哈塞爾特大學(xué)宣布，比利時和荷蘭的科學(xué)家利用三維（3D）打印技術(shù)制成了首個完整的鈦基下顎，并成功將其移植給了一位83歲的老婦，這表明精準(zhǔn)的3D打印技術(shù)可用于人體骨骼和器官的移植?？蒲腥藛T通過核磁共振成像（MRI）獲取了病患下顎的準(zhǔn)確形狀，并利用激光燒結(jié)3D打印機(jī)融化鈦微粒，使其一層層融合，直至重塑出病患下顎的模型，卻無需使用任何黏合劑。這種名為“附加生產(chǎn)”的技術(shù)利用高精度激光束，連續(xù)熔化很薄的鈦金屬粉末來制造器官。每層鈦粉末都與上一層的截面黏合。1毫米厚度需要熔化33層鈦金屬粉末，而制造整個下顎則需要熔化數(shù)千層鈦粉末。其外面也覆蓋了與生物相容的陶瓷層，以便它附著于患者的面部。與傳統(tǒng)的制造方法相比，3D打印技術(shù)使用的材料更少，生產(chǎn)時間也更短。此前最大規(guī)模的3D打印移植是2023年于芬蘭實(shí)施的半個上頜骨移植，科學(xué)家通過將3D打印的鈦微粒融入干細(xì)胞中，并植入病患的腹部才培養(yǎng)出了與生物兼容的組織。比利時3D打印公司Layerwise的總經(jīng)理彼得?莫瑟里斯也表示，這僅僅是個開始，“附加生產(chǎn)”技術(shù)可使LayerWise生產(chǎn)出更復(fù)雜的、符合病人需求的器官或移植物，在未來應(yīng)用于更廣范圍的移植手術(shù)，而不僅限于人類骨骼結(jié)構(gòu)的移植。德國夫瑯禾費(fèi)界面工程與生物工程研究所研究人員說，他們正在開發(fā)用立體打印機(jī)打印血管的新技術(shù)。利用3D打印和多光子聚合技術(shù)成功“打印”出了人造血管。3D打印版的假肢已幫助3萬名病人正常行走，1000萬人正使用3D打印技術(shù)掃描患者耳朵輪廓后量身定做的助聽器，牙醫(yī)業(yè)掃描病患的每顆牙齒并使用3D打印機(jī)制造透明的隱性矯治牙箍。實(shí)際應(yīng)用中，3D打印機(jī)的耗材還并不是很豐富，但應(yīng)用骨粉、細(xì)胞介質(zhì)和生物墨水作為耗材的3D打印技術(shù)也已被研發(fā)出來，然而距離大規(guī)模的生產(chǎn)還有待時日。但這些耗材竟然可以“打印”出人體的骨骼、器官甚至是鮮肉，真真讓人驚嘆?！肮趋来蛴C(jī)”產(chǎn)生的人造骨骼，除了精確仿真破損的骨骼區(qū)塊，植入人體以后還能幫助受損的骨骼修補(bǔ)愈合，甚至能促使血管再生，作用類似橋梁。3D打印做成的鮮肉特別有彈性，而且烹飪后肉質(zhì)松散有嚼頭，絲毫不遜于真正的肉，就連肉里的微細(xì)血管都能打印出來。人們吃到“3D肉”的日子不會太遠(yuǎn)，因?yàn)槊绹柣饡找淹顿Y成立了“鮮肉3D打印技術(shù)公司”，希望能夠?yàn)榇蟊娞峁┌踩判牡呢i肉產(chǎn)品。今年7月，英國《每日郵報(bào)》報(bào)道稱，美國賓夕法尼亞大學(xué)宣布用改進(jìn)的3D打印技術(shù)打印出了鮮肉，這種利用糖、蛋白質(zhì)、脂肪、肌肉細(xì)胞等原材料打印出的肉具有和真正的肉類相似的口感和紋理，就連肉里的微細(xì)血管都能打印出來。英國研究人員也研制出一種能打印塑料或金屬材質(zhì)物體的立體打印機(jī)。這種打印機(jī)可以安裝在商店里，讓顧客打印自己設(shè)計(jì)的首飾甚至衣服和鞋子。法國學(xué)生盧克?富薩羅日前設(shè)計(jì)了一款高科技跑鞋。這款名為“為冠軍設(shè)計(jì)”的跑鞋通過“附加制造技術(shù)”打造而成，材料主要是尼龍聚酰胺，重量只有96克，堪稱全世界最輕的跑鞋。附加制造技術(shù)又稱“3D立體打印技術(shù)”或者“激光快速成型技術(shù)”。荷蘭時尚設(shè)計(jì)師IrisvanHerpen發(fā)布了他用3D打印機(jī)制作的錦綸立體服裝。美國康奈爾大學(xué)研究人員研制出一種食物打印機(jī)，使用奶酪、巧克力、蛋糕糊等特殊“墨水”?？梢灾谱鞒鲲灨?、蘋果派等多種食物。德國小提琴制作公司用3D打印技術(shù)制作出了一把斯特拉迪瓦里小提琴的復(fù)制品。紐約一家利用3D技術(shù)生產(chǎn)消費(fèi)品的公司Quirky擁有20萬的注冊用戶，他們在線搜集用戶的創(chuàng)意，產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖紙，用3D打印機(jī)以最快的速度成型，設(shè)計(jì)者常從一個創(chuàng)意就獲得不少的收入，有的用戶一年能賺幾萬美元。美國加利福尼亞州的LegacyEffect公司，利用Objet3D打印機(jī)為電影特效片段制造3D模型和原型，為演員量身定制可以完全適合演員的臉、頸部和頭部的道具，在電影《侏羅紀(jì)公園》、《阿凡達(dá)》、《鋼鐵俠》以及《復(fù)仇者聯(lián)盟》中都有應(yīng)用。日本一家公司推出了面向個人的“Baby復(fù)原服務(wù)”，只需提供嬰兒在母親肚子里的X光照片，他們便可以復(fù)原成三維圖像后，打印出一個肚子里的嬰兒模型作為紀(jì)念。2、3D打印國內(nèi)現(xiàn)狀中國從1994年開始研究3D打印，北京隆源公司于1995年成功研發(fā)了一臺AFS激光快速成型機(jī)，隨后華中科技大學(xué)也研制出了SLS快速成型機(jī)。中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟由亞洲制造業(yè)協(xié)會聯(lián)合華中科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、清華大學(xué)等權(quán)威科研機(jī)構(gòu)和3D行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)共同發(fā)起的中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟正式宣告成立：2023年10月15日下午，由亞洲制造業(yè)協(xié)會組織召開的中國3D打印技術(shù)研討會在北京國際飯店舉行，與會專家學(xué)者和企業(yè)家分別就“3D打印技術(shù)的現(xiàn)狀與前景展望”、“3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)制造業(yè)結(jié)合”，“我國3D打印技術(shù)與國際差距”，“3D打印技術(shù)的技術(shù)障礙和應(yīng)用”等議題展開深入研討。在研討會上，通過了《中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟章程》，選舉產(chǎn)生了組織機(jī)構(gòu)，北京航空航天大學(xué)材料學(xué)院王華明教授被推舉為首任理事長，華中科技大學(xué)史玉升教授被推舉為第一副理事長，亞洲制造業(yè)協(xié)會CEO羅軍，湖南華曙高科總裁許小曙，南京紫金立德電子總裁連寧被推舉為副理事長，清華大學(xué)顏永年教授被推舉為首席顧問，武漢濱湖機(jī)電科技公司、中航激光公司、無錫飛而康快速制造公司，杭州銘展網(wǎng)絡(luò)公司、昆山永年先進(jìn)制造公司、以色列objet公司被推舉為創(chuàng)始會員。與會專家一致認(rèn)為，3D打印技術(shù)作為制造業(yè)領(lǐng)域的一次重大技術(shù)革命，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到航空航天等軍事領(lǐng)域和大型復(fù)雜構(gòu)件的一次成型制造，是傳統(tǒng)制造技術(shù)與新材料的完美結(jié)合。當(dāng)前，我國在3D打印技術(shù)的核心領(lǐng)域已經(jīng)與美國據(jù)了解，國內(nèi)快速成型系統(tǒng)的科研團(tuán)隊(duì)主要包括清華大學(xué)顏永年團(tuán)隊(duì)、華中科技大學(xué)史玉升研究團(tuán)隊(duì)、西安交通大學(xué)盧秉恒團(tuán)隊(duì)，及北京航空航天大學(xué)王華明團(tuán)隊(duì)等。北京航空航天大學(xué)北京航空航天大學(xué)材料學(xué)院王華明教授是國內(nèi)激光成型技術(shù)的領(lǐng)軍人物。王華明教授：航空材料與結(jié)構(gòu)研究部“首席科學(xué)家”，國內(nèi)激光制造的學(xué)術(shù)帶頭人，“北航團(tuán)隊(duì)”領(lǐng)頭人，在鈦合金結(jié)構(gòu)激光快速成型工藝、成套工藝裝備及工程化的研究方面有十多年的研究經(jīng)驗(yàn)。從媒體報(bào)道及學(xué)術(shù)文章看，王教授提出“激光熔覆多元多相過渡金屬硅化物高溫耐磨耐蝕多功能涂層材料”研究新領(lǐng)域，研制出迄今世界最大、擁有核心關(guān)鍵技術(shù)的飛機(jī)大型整體鈦合金主承力結(jié)構(gòu)件激光快速成形工程化成套裝備，制造出中國最大的大型整體鈦合金飛機(jī)主承力結(jié)構(gòu)件，并通過裝機(jī)評審。我國成為目前世界上唯一掌握飛機(jī)鈦合金大型主承力結(jié)構(gòu)件激光快速成形技術(shù)并實(shí)現(xiàn)裝機(jī)應(yīng)用的國家。王教授論文主要集中在激光加工航空部件領(lǐng)域，研究主要集中在工藝和材料上（目前研究方向?yàn)椤岸ㄏ蛏L柱晶鈦合金激光區(qū)域約束熔鑄冶金材料制備與發(fā)動機(jī)葉片等復(fù)雜零件激光直接成型新技術(shù)”等。但由于技術(shù)的相通性，其成果也可以應(yīng)用于其它大型金屬結(jié)構(gòu)件）。在該領(lǐng)域的研究領(lǐng)先全球，具備產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)。北航與沈飛601所研制出全世界最大的激光成型鈦合金主承力結(jié)構(gòu)件：在解決激光成形過程中零件嚴(yán)重“變形開裂”和內(nèi)部缺陷和內(nèi)部組織”控制等長期制約該技術(shù)發(fā)展的重大“瓶頸難題”上,除北京航空航天大學(xué)取得了可喜突破外,國內(nèi)外迄今一直未能取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展,致使目前大型金屬構(gòu)件激光快速成形技術(shù)研究在國際上落入“低潮”,國際上大部分從事激光快速成形技術(shù)研究的單位大多轉(zhuǎn)向零件“激光修復(fù)”領(lǐng)域。南風(fēng)股份2023年8月25日，南風(fēng)股份公告決定投資“重型金屬構(gòu)件電熔精密成型技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目”。據(jù)披露，這種技術(shù)廣義的說法就是國際上流行的3D打印技術(shù)，以金屬粉末、絲材為原料，通過高能束熔化沉積“直接生長”，從CAD模型完成高性能重大型金屬構(gòu)件成型。項(xiàng)目總投資為1.7億元，內(nèi)容包括重型金屬構(gòu)件電熔精密成型技術(shù)的研發(fā)、工程化裝備的研制以及產(chǎn)業(yè)化的實(shí)施，應(yīng)用前景在核電、火電、水電、冶金、化工、船舶等行業(yè)高端重型裝備制造等領(lǐng)域。所需資金由控股51%的子公司南方風(fēng)機(jī)研究所自籌。而南方風(fēng)機(jī)研究所的二股東、持股31%的王華明可謂該3D打印領(lǐng)域國內(nèi)最權(quán)威的專家之一，王華明現(xiàn)任北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師、“北京市大型關(guān)鍵金屬構(gòu)件激光直接制造工程技術(shù)研究中心”銀邦股份銀邦股份亦是同樣在借力的淘金者。2023年8月15日，銀邦股份與無錫安迪利捷貿(mào)易簽訂框架協(xié)議，合資成立飛而康快速制造科技有限責(zé)任公司，新公司主營業(yè)務(wù)暫定為高密度、高精度粉末冶金零件、各類新材料與復(fù)雜部件的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售。其中主營業(yè)務(wù)中有部分產(chǎn)品涉及激光快速成型技術(shù)，該技術(shù)是金屬3D打印技術(shù)中的一種。華中科技大學(xué)1990年，華科王運(yùn)贛教授在美國參觀訪問時接觸到了剛問世不久的快速成型機(jī)。最初，王運(yùn)贛教授想從最早出現(xiàn)的基于光敏樹脂原料的光固化立體成型技術(shù)做起。然而，液態(tài)光敏樹脂材料價格太高，華中科技大學(xué)的快速制造中心，轉(zhuǎn)攻以紙為原料的分層實(shí)體制造技術(shù)(LOM)。1991年，華中科技大學(xué)(當(dāng)時的華中理工大學(xué))在時任校長、已故著名機(jī)械制造專家黃樹槐的主持下，成立快速制造中心，研發(fā)基于紙材料的快速成型設(shè)備。1994年，華中科技大學(xué)快速制造中心研制出國內(nèi)第一臺基于薄材紙的LOM樣機(jī)，1995年參加北京機(jī)床博覽會時引起轟動。LOM技術(shù)制作沖模，其成本約比傳統(tǒng)方法節(jié)約1/2，生產(chǎn)周期也大大縮短。目前，華中科技大學(xué)史玉升研究團(tuán)隊(duì)正力圖通過武漢濱湖機(jī)電技術(shù)產(chǎn)業(yè)使研究成果商業(yè)化，濱湖機(jī)電的股東中就有資本市場聲名顯赫的深圳創(chuàng)新投資集團(tuán)。在經(jīng)過近20年的研發(fā)，國內(nèi)的3D打印設(shè)備也在不斷取得突破，華中科技大學(xué)材料學(xué)院副院長史玉升教授的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的1.2米×1.2米的“立體打印機(jī)”（基于粉末床的激光燒結(jié)快速制造裝備），是目前世界上最大成形空間的快速制造裝備，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國外同類裝備水平，并因此獲得據(jù)了解，從1991年開始，華中科技大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)開始快速制造技術(shù)研發(fā)工作，2023年開發(fā)出工作面為0．5米×0．5米的裝備，超過了當(dāng)時代表國際最先進(jìn)水平的美國3D系統(tǒng)公司；2023年研制出了工作面達(dá)1米×1米的裝備，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國外同類裝備。隨后，史玉升研究團(tuán)隊(duì)在“大工作面粉床預(yù)熱溫度場均勻控制裝置及方法”和“高強(qiáng)度大型激光燒結(jié)制件的粉末材料制備及成形工藝”等影響大型復(fù)雜制件整體成形的關(guān)鍵技術(shù)方面取得了突破，研制成功工業(yè)級的1．2米×1．2米快速制造裝備，這是世界上最大成形空間的此類裝備，超過德國EOS公司最大成形空間0．73米×0．38米和美國3D系統(tǒng)公司0．55米×0據(jù)悉，已有200多家國內(nèi)外用戶購買和使用這項(xiàng)技術(shù)及裝備，為我國關(guān)鍵行業(yè)核心產(chǎn)品的快速自主開發(fā)提供了有力手段。我國一些鑄造企業(yè)應(yīng)用該技術(shù)后，將復(fù)雜鑄件的交貨期由傳統(tǒng)的3個月左右縮短到10天左右，我國發(fā)動機(jī)制造商將大型六缸柴油發(fā)動機(jī)的缸蓋砂芯研制周期由傳統(tǒng)方法的5個月左右縮短至一周左右。2023年該技術(shù)被歐洲空客公司（Airbus）等單位選中，聯(lián)合承擔(dān)了歐盟框架七項(xiàng)目，用于輔助航空航天大型鈦合金整體結(jié)構(gòu)件的快速制造。華中科技大學(xué)材料學(xué)院副院長、快速制造中心主任史玉升教授表示，開發(fā)大成形空間的激光快速制造技術(shù)與裝備是國際先進(jìn)制造領(lǐng)域的一個競爭方向，也是決定快速制造技術(shù)走向工業(yè)化應(yīng)用的難點(diǎn)之一。這種基于粉末床的激光燒結(jié)“立體打印”技術(shù)，獲得了2023年國家技術(shù)發(fā)明二等獎，1.2米×1.2米工作面的世界最大“立體打印機(jī)”入選兩院院士評選的快速制造中心引進(jìn)機(jī)械、信息、光學(xué)、計(jì)算機(jī)、自動控制、力學(xué)、新型材料等領(lǐng)域的人才，開展交叉學(xué)科研究。20年來，快速制造中心已從最早的不到10人，發(fā)展到100多人，成為目前華中科技大學(xué)最大的研發(fā)團(tuán)隊(duì)之一，人員構(gòu)成涉及多個學(xué)科。近來，快速制造中心主攻生物制造的博士生張升十分忙碌。多家醫(yī)院希望與他展開合作，利用相關(guān)技術(shù)來制作牙齒。這不但可以降低傳統(tǒng)造牙的成本，還可以一對一地訂制假牙齒。浙江某飾品公司的負(fù)責(zé)人也專程前往該中心，希望能得到技術(shù)支持。上海交大上海交大（上海交通大學(xué)機(jī)械與動力工程學(xué)院）3D打印實(shí)驗(yàn)室，打印材料是PSB塑料、液態(tài)光敏樹脂，打印頭骨模型。上海交通大學(xué)機(jī)械與動力工程學(xué)院、數(shù)字醫(yī)學(xué)教育部工程研究中心副主任王成燾教授、袁建兵。王成燾認(rèn)為，自己在骨科的研發(fā)已基本成熟，如今，他們計(jì)劃開拓新的領(lǐng)域：組織、器官。國外的一些科研團(tuán)隊(duì)、IT企業(yè)已成功實(shí)現(xiàn)了器官在計(jì)算機(jī)的三維重建、手術(shù)設(shè)計(jì)等。要3D打印組織、器官，軟件的開發(fā)是基礎(chǔ)工程。天津大學(xué)承擔(dān)為宇航員量身打造“賦型緩沖減振坐墊”任務(wù)的天津大學(xué)快速成型中心。首位女航天員與另外兩位男航天員的座墊由天津大學(xué)快速成型中心承擔(dān)研制。西安交大1992年，西安交大盧秉恒教授（國內(nèi)3D打印業(yè)的先驅(qū)人物之一）赴美做高級訪問學(xué)者，發(fā)現(xiàn)了快速成形技術(shù)在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用，回國后隨即轉(zhuǎn)向研究這一領(lǐng)域，1994年成立先進(jìn)制造技術(shù)研究所。1995年9月18日，盧秉恒教授（現(xiàn)為中科院院士）的樣機(jī)在國家科委論證會上獲得很高的評價，并爭取到“九五”湖南華曙高科技有限責(zé)任公司（許小曙）一臺國產(chǎn)選擇性激光尼龍燒結(jié)設(shè)備在湖南長沙下線并首次出口美國，標(biāo)志著我國在這項(xiàng)尖端裝備制造領(lǐng)域取得了重大技術(shù)突破。在湖南長沙高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)湖南華曙高科技有限責(zé)任公司（下稱華曙高科）的生產(chǎn)車間，中國工程院院士、中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會副主席黃伯云一行見證了選擇性激光尼龍燒結(jié)設(shè)備的運(yùn)行情況，專家們對激光燒結(jié)作用下白色“PA”尼龍粉末逐漸凝結(jié)成工業(yè)零部件的過程贊嘆不已。據(jù)華曙高科的技術(shù)人員介紹，這種被俗稱為“激光3D打印機(jī)”的裝備只要通過電腦輸入設(shè)計(jì)產(chǎn)品的3D數(shù)據(jù)，就能運(yùn)用激光添加層燒結(jié)技術(shù)，“打印”出設(shè)計(jì)者想要得到的任何復(fù)雜形狀的零部件。與模具制造等傳統(tǒng)工藝相比，“激光3D打印機(jī)”制造的同類產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)重量減輕65%、節(jié)約材料90%。目前，全世界只有極少數(shù)國家能制造這種設(shè)備。

2023年10月28日，科交會主場增量制造產(chǎn)業(yè)高端論壇暨激光燒結(jié)裝備發(fā)布會上，湖南華曙高科有限責(zé)任公司展示了其自主研發(fā)的國內(nèi)首臺高性能3D激光燒結(jié)機(jī)。會上，華曙高科與全球知名激光燒結(jié)粉末材料銷售商美國3D林克公司就激光燒結(jié)材料應(yīng)用開發(fā)項(xiàng)目簽訂合作協(xié)議，擬利用國產(chǎn)高分子材料母材及加工設(shè)備條件，在粉末材料配方、粉末粒徑優(yōu)化方法、新型熱處理工藝以及粉末材料成型工藝等方面采取自主創(chuàng)新技術(shù)，開發(fā)高性能激光燒結(jié)粉末材料，并應(yīng)用到國內(nèi)外各領(lǐng)域產(chǎn)品的激光燒結(jié)制造中。結(jié)語我國的3D打印起步并不晚，像彥永年、王華明、王運(yùn)贛、史玉升、盧秉恒等教授都是早期就加入研究的先驅(qū)?？傮w而言，我國在核心技術(shù)有先進(jìn)的一面，但在產(chǎn)業(yè)化方面，發(fā)展還稍顯滯后。經(jīng)過20多年的發(fā)展，這個產(chǎn)業(yè)，美國、以色列、德國領(lǐng)跑全球，中國跟隨其后。在我國，北京、江蘇、湖北、深圳、西安基礎(chǔ)不錯，處于國內(nèi)前列。目前，我國有40多家3D打印企業(yè)，如北京隆源、深圳普力得科技、武漢濱湖機(jī)電、長沙華曙高科、南京紫金立德、寶巖自動化、西安鉑力特等等。拿出產(chǎn)品的有近10家，其中，產(chǎn)量過百臺的僅4家，而擁有核心技術(shù)的，那就更少了。據(jù)深圳普力得科技資深工程師張維忠先生介紹，我國的3D打印產(chǎn)業(yè)，整體面臨核心環(huán)節(jié)對外依賴，耗材技術(shù)滯后等重大制約問題。硬件方面，自動化控制系統(tǒng)方面與國外相比還有較大的差距，運(yùn)行穩(wěn)定性有待提高。軟件方面，與國外亦有很大差距。3D打印“打印”是表象，核心在軟件。軟件之于3D打印機(jī)，好比大腦之于人。缺了軟件，設(shè)計(jì)師靈感再多，變不成模型，打不出實(shí)物。作為3D打印支撐技術(shù)的軟件系統(tǒng)，現(xiàn)為美國、以色列幾家大公司控制，國內(nèi)近乎空白。市場方面，3D打印需求九成在歐美，全球行業(yè)集中度極高，歐美兩家龍頭企業(yè)已占七成份額。過度依賴外需，內(nèi)需啟動緩慢，使國產(chǎn)3D打印產(chǎn)業(yè)生存現(xiàn)狀不容樂觀。從核心技術(shù)、應(yīng)用材料到市場渠道，我國3D產(chǎn)業(yè)鏈與國外差距還很大。總體來說，理想很豐滿，現(xiàn)實(shí)很骨感。理論上講，能夠設(shè)計(jì)或想象出來的東西，全部能打印出來。相信在未來，3D打印確實(shí)能改變幾乎整個制造業(yè)。但現(xiàn)在，3D打印技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)還很不成熟，任然處于“拓荒階段”，替代不了傳統(tǒng)制造業(yè)。深圳普力得科技總務(wù)部經(jīng)理區(qū)寶明女士認(rèn)為，目前3D打印技術(shù)具有制造物體周期需求短、適應(yīng)單件個性化需求、在大型薄壁件、蜂窩狀復(fù)雜結(jié)構(gòu)部件、鈦合金等難加工、易熱成形零件制造方面具有較大優(yōu)勢。但也只是對傳統(tǒng)工藝的補(bǔ)充，是“錦上添花”的技術(shù)。目前，3D打印技術(shù)存在著制造成本高，制造效率低，制造精度尚不能令人滿意，工藝與裝備研發(fā)不充分，尚未進(jìn)入大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用等方面的問題。因此，不能把3D打印萬能化，更革不了傳統(tǒng)制造業(yè)的命。什么“打印飛機(jī)”、“打印汽車”，都不靠譜，只是打個模型?，F(xiàn)今的3D打印技術(shù)還不能打印超過1000個零部件的東西，打印材料昂貴而且有限，打印尺寸也受限制，打印出的東西，在機(jī)械強(qiáng)度、電氣屬性等暫時都無法與傳統(tǒng)制造業(yè)相抗衡?，F(xiàn)今，3D打印技術(shù)只有跟傳統(tǒng)制造業(yè)改造與提升相結(jié)合，才有更大生存空間。五、3D打印的主流技術(shù)1、熔融沉積快速成型（FusedDepositionModeling,FDM）熔融沉積又叫熔絲沉積，它是將絲狀熱熔性材料加熱融化，通過帶有一個微細(xì)噴嘴的噴頭擠噴出來。熱熔材料融化后從噴嘴噴出，沉積在制作面板或者前一層已固化的材料上，溫度低于固化溫度后開始固化，通過材料的層層堆積形成最終成品。大致結(jié)構(gòu)如下圖所示：FDM結(jié)構(gòu)示意圖（來源于網(wǎng)絡(luò)）在3D打印技術(shù)中，F(xiàn)DM的機(jī)械結(jié)構(gòu)最簡單，設(shè)計(jì)也最容易，制造成本、維護(hù)成本和材料成本也最低，因此也是在家用的桌面級3D打印機(jī)中使用得最多的技術(shù)，而工業(yè)級FDM機(jī)器，主要以Stratasys公司產(chǎn)品為代表。Stratasys工業(yè)級3D打印機(jī)FDM技術(shù)的桌面級3D打印機(jī)主要以ABS和PLA為材料，ABS強(qiáng)度較高，但是有毒性，制作時臭味嚴(yán)重，必須擁有良好通風(fēng)環(huán)境，此外熱收縮性較大，影響成品精度；PLA是一種生物可分解塑料，無毒性，環(huán)保，制作時幾乎無味，成品形變也較小，所以目前國外主流桌面級3D打印機(jī)均以轉(zhuǎn)為使用PLA作為材料。FDM技術(shù)的優(yōu)勢在于制造簡單，成本低廉，但是桌面級的FDM打印機(jī)，由于出料結(jié)構(gòu)簡單，難以精確控制出料形態(tài)與成型效果，同時溫度對于FDM成型效果影響非常大，而桌面級FDM3D打印機(jī)通常都缺乏恒溫設(shè)備，因此基于FDM的桌面級3D打印機(jī)的成品精度通常為0.3mm-0.2mm，少數(shù)高端機(jī)型能夠支持0.1mm層厚，但是受溫度影響非常大，成品效果依然不夠穩(wěn)定。此外，大部分FDM機(jī)型制作的產(chǎn)品邊緣都有分層沉積產(chǎn)生的“臺階效應(yīng)”，較難達(dá)到所見即所得的3D打印效果，所以在對精度要求較高的快速成型領(lǐng)域較少采用FDM2、光固化成型（StereolithigraphyApparatus,SLA）光固化技術(shù)是最早發(fā)展起來的快速成型技術(shù)，也是目前研究最深入、技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的快速成型技術(shù)之一。光固化技術(shù)，主要使用光敏樹脂為材料，通過紫外光或者其他光源照射凝固成型，逐層固化，最終得到完整的產(chǎn)品。大致結(jié)構(gòu)如下圖所示：光固化原理圖光固化技術(shù)優(yōu)勢在于成型速度快、原型精度高，非常適合制作精度要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的原型。使用光固化技術(shù)的工業(yè)級3D打印機(jī)，最著名的是objet，該制造商的3D打印機(jī)提供超過123種感光材料，是目前支持材料最多的3D打印設(shè)備。Objet材料分類光固化快速成型應(yīng)該是目前3D打印技術(shù)中精度最高，表面也最光滑的，objet系列最低材料層厚可以達(dá)到16微米（0.016毫米）。但是光固化快速成型技術(shù)也有兩個不足，首先光敏樹脂原料有一定毒性，操作人員使用時需要注意防護(hù)，其次光固化成型的原型在外觀方面非常好，但是強(qiáng)度方面尚不能與真正的制成品相比，一般主要用于原型設(shè)計(jì)驗(yàn)證方面，然后通過一系列后續(xù)處理工序?qū)⒖焖僭娃D(zhuǎn)化為工業(yè)級產(chǎn)品。此外，SLA技術(shù)的設(shè)備成本、維護(hù)成本和材料成本都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于FDM，因此，目前基于光固化技術(shù)的3D打印機(jī)主要應(yīng)用在專業(yè)領(lǐng)域，桌面領(lǐng)域目前已有兩個桌面級別SLA技術(shù)3D打印機(jī)項(xiàng)目啟動，一個是Form1，一個是B9，相信不久的將來會有更多低成本的SLA桌面3D打印機(jī)面世。3、三維粉末粘接（ThreeDimensionalPrintingandGluing,3DP）3DP技術(shù)由美國麻省理工大學(xué)開發(fā)成功，原料使用粉末材料，如陶瓷粉末、金屬粉末、塑料粉末等，3DP技術(shù)工作原理是，先鋪一層粉末，然后使用噴嘴將粘合劑噴在需要成型的區(qū)域，讓材料粉末粘接，形成零件截面，然后不斷重復(fù)鋪粉、噴涂、粘接的過程，層層疊加，獲得最終打印出來的零件。大致結(jié)構(gòu)如下圖所示：3DP技術(shù)的優(yōu)勢在于成型速度快、無需支撐結(jié)構(gòu)，而且能夠輸出彩色打印產(chǎn)品，這是目前其他技術(shù)都比較難以實(shí)現(xiàn)的。3DP技術(shù)的典型設(shè)備，是3DS旗下zcorp的zprinter系列，也是3D照相館使用的設(shè)備，zprinter的z650打印出來的產(chǎn)品最大可以輸出39萬色，色彩方面非常豐富，也是在色彩外觀方面，打印產(chǎn)品最接近于成品的3D打印技術(shù)。但是3DP技術(shù)也有不足，首先粉末粘接的直接成品強(qiáng)度并不高，只能作為測試原型，其次由于粉末粘接的工作原理，成品表面不如SLA光潔，精細(xì)度也有劣勢，所以一般為了產(chǎn)生擁有足夠強(qiáng)度的產(chǎn)品，還需要一系列的后續(xù)處理工序。此外，由于制造相關(guān)材料粉末的技術(shù)比較復(fù)雜，成本較高，所以目前3DP技術(shù)主要應(yīng)用在專業(yè)領(lǐng)域，桌面級別目前僅有一個PWDR項(xiàng)目在啟動，但仍然處于0.1狀態(tài)，尚需觀察后續(xù)進(jìn)展。3、選擇性激光燒結(jié)（SelectingLaserSintering,SLS）該工藝由美國德克薩斯大學(xué)提出，于1992年開發(fā)了商業(yè)成型機(jī)。SLS利用粉末材料在激光照射下燒結(jié)的原理，由計(jì)算機(jī)控制層層堆結(jié)成型。SLS技術(shù)同樣是使用層疊堆積成型，所不同的是，它首先鋪一層粉末材料，將材料預(yù)熱到接近熔化點(diǎn)，再使用激光在該層截面上掃描，使粉末溫度升至熔化點(diǎn)，然后燒結(jié)形成粘接，接著不斷重復(fù)鋪粉、燒結(jié)的過程，直至完成整個模型成型。大致結(jié)構(gòu)如下：激光燒結(jié)技術(shù)可以使用非常多的粉末材料，并制成相應(yīng)材質(zhì)的成品，激光燒結(jié)的成品精度好、強(qiáng)度高，但是最主要的優(yōu)勢還是在于金屬成品的制作。激光燒結(jié)可以直接燒結(jié)金屬零件，也可以間接燒結(jié)金屬零件，最終成品的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其他3D打印技術(shù)。SLS家族最知名的是德國EOS的M系列，成品效果圖：激光燒結(jié)技術(shù)雖然優(yōu)勢非常明顯，但是也同樣存在缺陷，首先粉末燒結(jié)的表面粗糙，需要后期處理，其次使用大功率激光器，除了本身的設(shè)備成本，還需要很多輔助保護(hù)工藝，整體技術(shù)難度較大，制造和維護(hù)成本非常高，普通用戶無法承受，所以目前應(yīng)用范圍主要集中在高端制造領(lǐng)域，而目前尚未有桌面級SLS3D打印機(jī)開發(fā)的消息，要進(jìn)入普通民用領(lǐng)域，可能還需要一段時間。六、3D打印的應(yīng)用領(lǐng)域到目前為止，各類3D打印機(jī)設(shè)備上所使用的材料種類有很多，樹脂、尼龍、塑料、石蠟、紙以及金屬或陶瓷的粉末。從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到模具設(shè)計(jì)與制造，材料工程、醫(yī)學(xué)研究、文化藝術(shù)、建筑工程等等都逐漸的使用3D打印機(jī)技術(shù)，使得3D打印機(jī)技術(shù)有著廣闊的前景。3D打印技術(shù)已在工業(yè)造型、產(chǎn)品設(shè)計(jì)（實(shí)物模型/樣件）、機(jī)械制造、模具制造、航空航天(風(fēng)洞用實(shí)體模型)、軍事、建筑設(shè)計(jì)、影視、家電(開發(fā)新產(chǎn)品)、輕工、醫(yī)學(xué)(人體器官模型、骨骼)、藝術(shù)創(chuàng)作、考古/文物復(fù)制、數(shù)字雕刻、首飾等領(lǐng)域都得到了較為廣泛的應(yīng)用。3D打印機(jī)的應(yīng)用對象可以是任何行業(yè)，只要這些行業(yè)需要模型和原型。以色列的Objet公司認(rèn)為，3D打印機(jī)需求量較大的行業(yè)包括政府、航天和國防、醫(yī)療設(shè)備、高科技、教育業(yè)以及制造業(yè)。醫(yī)療行業(yè)。一位83歲的老人由于患有慢性的骨頭感染，因此換上了由3D打印機(jī)“打印”出來的下顎骨，這是世界上首位使用3D打印產(chǎn)品做人體骨骼的案例?？茖W(xué)研究。美國德雷塞爾大學(xué)的研究人員通過對化石進(jìn)行3D掃描，利用3D打印技術(shù)做出了適合研究的3D模型，不但保留了原化石所有的外在特征，同時還做了比例縮減，更適合研究。產(chǎn)品原型。比如微軟的3D模型打印車間，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)出來之后，通過3D打印機(jī)打印出來模型，能夠讓設(shè)計(jì)制造部門更好的改良產(chǎn)品，打造出更出色的產(chǎn)品。文物保護(hù)。博物館里常常會用很多復(fù)雜的替代品來保護(hù)原始作品不受環(huán)境或意外事件的傷害，同時復(fù)制品也能將藝術(shù)或文物的影響更多更遠(yuǎn)的人。史密森尼博物館就因?yàn)樵嫉耐旭R斯·杰弗遜要放在弗吉尼亞州展覽，所以博物館用了一個巨大的3D打印替代品放在了原來雕塑的位置。建筑設(shè)計(jì)。在建筑業(yè)里，工程師和設(shè)計(jì)師們已經(jīng)接受了用3D打印機(jī)打印的建筑模型，這種方法快速、成本低、環(huán)保，同時制作精美。完全合乎設(shè)計(jì)者的要求，同時又能節(jié)省大量材料。制造業(yè)。制造業(yè)也需要很多3D打印產(chǎn)品，因?yàn)?D打印無論是在成本、速度和精確度上都要比傳統(tǒng)制造好很多。而3D打印技術(shù)本身非常適合大規(guī)模生產(chǎn)，所以制造業(yè)利用3D技術(shù)能帶來很多好處，甚至連質(zhì)量控制都不再是個問題。食品產(chǎn)業(yè)。沒錯，就是“打印”食品。研究人員已經(jīng)開始嘗試打印巧克力了。或許在不久的將來，很多看起來一模一樣的食品就是用食品3D打印機(jī)“打印”出來的。當(dāng)然，到那時可能人工制作的食品會貴很多倍。汽車制造業(yè)。不是說你的車是3D打印機(jī)打印出來的（當(dāng)然或許有一天這也有可能），而是說汽車行業(yè)在進(jìn)行安全性測試等工作時，會將一些非關(guān)鍵部件用3D打印的產(chǎn)品替代，在追求效率的同時降低成本。配件、飾品。這是最廣闊的一個市場。在未來不管是你的個性筆筒，還是有你半身浮雕的外殼，抑或是你和愛人擁有的世界上獨(dú)一無二的戒指，都有可能是通過3D打印機(jī)打印出來的。甚至不用等到未來，就可以實(shí)現(xiàn)。七、3D打印的發(fā)展瓶頸3D打印技術(shù)雖然已有近20年的發(fā)展歷程，但要真的走入社會大眾之中，成為主流的生產(chǎn)制造技術(shù)，目前仍存在推廣/普及/應(yīng)用的局限處/瓶頸/障礙：1、成本（耗材的價格）廣東某券商分析師告訴《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者，3D打印技術(shù)在海外已經(jīng)出現(xiàn)了20余年，但市場規(guī)模并沒有想象那么大，主要原因還是技術(shù)分散，有熔積成型，也有激光燒結(jié)，而且市場有不同細(xì)分，3D打印行業(yè)還沒有普適性的、也就是萬能的通用技術(shù)，推廣上自然就有難度。上述分析師認(rèn)為，該技術(shù)并不像智能一樣，市場可以迅速開拓?！澳壳霸摷夹g(shù)做做樣品和教學(xué)還可以，但需要指出的是，這些應(yīng)用都是不計(jì)成本的?？赡芤院筮@個行業(yè)會發(fā)展成像惠普打印機(jī)一樣，設(shè)備很便宜，賺取耗材的錢。3D打印技術(shù)難點(diǎn)主要在于硬件，最典型的就是打印材料。目前，不同品牌的3D打印機(jī)能支持不同的材料，樹脂、尼龍、石膏、塑料使用較為普遍，隨著業(yè)界研發(fā)的進(jìn)步，支持鈦、不銹鋼或鋁、鐵金屬材料的打印機(jī)也已經(jīng)出現(xiàn)。不過，大多數(shù)個人桌面級3D打印機(jī)只能使用易加工、便于回收的塑料，其他只限于工業(yè)級3D打印機(jī)使用。對于工業(yè)級打印機(jī)來說，所用材料既要滿足打印精細(xì)度，還要滿足強(qiáng)度，這類材料的研發(fā)成本至少是千萬元級別。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前已經(jīng)研究出可以使用在3D打印機(jī)上的材料約有14種，在此基礎(chǔ)上又可混搭出107種。這些材料多為粉末或者黏稠的液體，從價格上來看，便宜的幾百塊一公斤，最貴的一公斤則要4萬元以上。耗材的缺乏，也直接關(guān)系到3D打印的價格。黃智拿著一件3D打印品對證券時報(bào)記者說，“這是一件飛機(jī)零部件，打印這種樣品的金屬粉末耗材一斤就要賣4萬元，所以3D打印樣品至少要賣2萬元。但是，如果采用傳統(tǒng)的工藝去工廠開模打樣，幾千元就可以做到?！敝苯用嫦蚴袌龅南扰R三維對耗材難題感受最深。因?yàn)閮r格的問題，他們很多客戶往往望而止步，除非在需求緊急的情況下。否則，客戶們還是通過傳統(tǒng)的方式?！盎诩す饣蚱渌庠吹某尚图夹g(shù)因設(shè)備造價和制作模型成本高昂，因而只在一些特殊領(lǐng)域有所應(yīng)用?！痹谀承┣闆r下，3D打印產(chǎn)品最終耗費(fèi)的成本和零售店產(chǎn)品的價格差不多，3D打印不具備規(guī)模經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢，價格方面的優(yōu)勢尚不明顯。所以對于大多數(shù)產(chǎn)品來說，不管你是打印1件還是100件，價格都相差無幾。2、打印材料（耗材）的多樣性/可用性耗材的局限性是3D打印不得不面對的現(xiàn)實(shí)。目前，3D打印的耗材非常有限，現(xiàn)有的市場上的耗材多為石膏、無機(jī)粉料、光敏樹脂、塑料等。如果真要“打印”房屋或汽車，光靠這些材料是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。比如最重要的金屬構(gòu)件，這恰恰是3D打印的軟肋。最大的挑戰(zhàn)在于3D打印材料的可用性。Shapeways表示他們正在努力為用戶提供更多的3D打印材質(zhì)，如蠟，鈦、金等高端金屬，可以的話，甚至是木材也在考慮范圍之列。另外，XeroxPARC的研究人員正在致力于可打印電子產(chǎn)品的研究，如隨機(jī)存儲器，傳感器以及晶體管等。3、打印的精度由于3D打印工藝發(fā)展還不完善，特別是對快速成型軟件技術(shù)的研究還不成熟，目前快速成型零件的精度及表面質(zhì)量大多不能滿足工程直接使用，不能作為功能性部件，只能做原型使用。材料越細(xì)，每一層就更薄，做出來的東西精度就越高。就現(xiàn)有的個人桌面級3D打印機(jī)而言，打印的每層材料厚度最低為0.1毫米。雖然做小玩具、模型綽綽有余，但生成的實(shí)物從精度到復(fù)雜度都不夠理想，甚至比普通的注塑成型產(chǎn)品還粗糙。對于這樣一類個人桌面級打印機(jī)，顯然其目標(biāo)用戶還停留于設(shè)計(jì)愛好者層面，難以覆蓋至更多的人群。4、打印的速度現(xiàn)階段，3D打印機(jī)無法作為大規(guī)模生產(chǎn)的手段，只能作用于原型開發(fā)或者單件制造。在生產(chǎn)效率上，3D打印技術(shù)雖發(fā)端于“快速成型”，耗時還是得以小時來計(jì)，尚難滿足批量生產(chǎn)的要求。無論是性能雖好但價格高昂的工業(yè)級3D打印機(jī)，還是性價與之對立的個人桌面級打印機(jī)，要真正革傳統(tǒng)工業(yè)的命，都距“神器”目標(biāo)尚遠(yuǎn)。5、成品力學(xué)性能3D打印出來的成品的力學(xué)性能，如強(qiáng)度、構(gòu)件疲勞、斷裂韌性等主要力學(xué)性能，與鑄件、鍛件相比，往往不如。以Stratasys公司3D打印車為例，車子固然能“打印”出來了，但是否能在路上順利跑起來?使用壽命又有多長?從現(xiàn)有的技術(shù)來看，恐怕有點(diǎn)夠嗆：由于采用層層疊加的增材制造工藝，層和層之間的粘結(jié)再緊密，也無法和傳統(tǒng)模具整體澆鑄而成的零件相媲美，這意味著在一定外力條件下，“打印”的部件很可能會散架。6、用戶對3D繪圖軟件/CAD軟件的掌握3D打印機(jī)并非問題所在。在開始生產(chǎn)前，還需要生產(chǎn)物體的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)文件，以及專門軟件來告訴打印機(jī)如何鋪設(shè)材料的連續(xù)層。工人需要使用CAD軟件在計(jì)算機(jī)上面進(jìn)行設(shè)計(jì)，或者在開源文檔庫中下載標(biāo)準(zhǔn)物體的文件。3D打印技術(shù)需要依靠數(shù)字模型來進(jìn)行生產(chǎn)，但是對普通用戶來說學(xué)會使用CAD工具還是有一定難度的。7、知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)3D打印技術(shù)的意義不僅在于改變資本和工作的分配模式，而且也在于它能改變知識產(chǎn)權(quán)的規(guī)則。該技術(shù)的出現(xiàn)使制造業(yè)的成功不再取決于生產(chǎn)規(guī)模，而取決于創(chuàng)意。然而，單靠創(chuàng)意也是很危險的，模仿者和創(chuàng)新者都能輕而易舉地在市場上快速推出新產(chǎn)品。因此，競爭優(yōu)勢可能將前所未有地變得比以前更短。一旦物品能用數(shù)字文件來描述，它們就會變得很容易復(fù)制和傳播?，F(xiàn)如今看似與此無關(guān)的實(shí)體物品一旦被數(shù)字化，就極有可能像當(dāng)初的音樂領(lǐng)域一樣面臨盜版的威脅。結(jié)語：0.02%，這是3D打印技術(shù)生產(chǎn)的商品占2023年全球制造業(yè)總產(chǎn)出的比重。3D打印雖然概念很美，但這個行業(yè)的發(fā)展還面臨很多瓶頸，在國內(nèi)外的應(yīng)用還沒有大規(guī)模鋪開。八、3D打印的未來發(fā)展及十大趨勢1、未來發(fā)展雖然3D打印技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)了近30年，但它還仍然沒有真正像個人電腦那樣走進(jìn)千家萬戶，成為我們生活的必需品。盡管最幾年3D打印相關(guān)的技術(shù)正在日新月異的變化著，但它似乎還離我們的期待有一定的距離。那我們不妨根據(jù)我們的需求來暢想一下未來的3D打印的發(fā)展方向。1）、材料越來越豐富2023年11月，Objet新推出的大型3D打印機(jī)Objet1000已經(jīng)支持打印140種材料，每次打印可同時利用其中的14種，相比初級的單頭單色單材料的3D打印機(jī)它已經(jīng)非常強(qiáng)大，但我們生活中用到的物品是多種多樣的，只有更豐富更實(shí)用的材料才能讓3D打印盡快的融入生產(chǎn)和生活。2）、實(shí)用性越來越高從簡單的原型開發(fā)，到打印巧克力，到飛機(jī)上的鈦合金部件，3D打印的成品已經(jīng)越來越實(shí)用，相信隨著未來材料、機(jī)械、電子等方面的進(jìn)步，3D打印機(jī)很快發(fā)揮更大的作用。3）、精度會越來越高同時速度更快如果你把精度不高或者速度太慢當(dāng)作否定3D打印的觀點(diǎn)的話，我只能說：每一種改變世界的技術(shù)都會經(jīng)歷同樣的階段，不管是火藥還是計(jì)算機(jī)。怕的是你發(fā)現(xiàn)不了問題，沒辦法改進(jìn)它?，F(xiàn)在既然我們知道它的缺點(diǎn)，工程師們就一定會解決掉這些問題，這只是時間問題。4）、家庭化，個人化，價格下降每個家庭都有一臺打印機(jī)，就像每個家庭都擁有電腦、一樣？這是有可能的?，F(xiàn)在最便宜的打印機(jī)已經(jīng)賣到了300美元左右，甚至你還可以利用網(wǎng)絡(luò)上開源硬件的相關(guān)資料自己制作一臺。每個家庭都需要一臺3D打印機(jī)嗎？也許是的。隨著3D打印機(jī)的功能越來越強(qiáng)大，能打印的東西越來越實(shí)用，越來越多，包括價格越來越便宜，相信很多人都會忍不住買一臺放家里，不管是制作裝飾藝術(shù)品還是一些簡單實(shí)用的生活用具，它還是很有實(shí)用價值的。3D打印在未來將會變得更難以想象，牛津大學(xué)的研究者們最近成功開發(fā)出了種實(shí)驗(yàn)性的3D打印機(jī)MBE（分子束外延），這種類型的3D打印機(jī)將可以利用分子完成打印。2、3D打印的十大趨勢3D打印——按需定制、以相對低廉的成本制造產(chǎn)品——一度被認(rèn)為是科幻想象，而現(xiàn)在已經(jīng)變成現(xiàn)實(shí)。在2023年，這種趨勢將逐漸加速。以下就是明年以及今后3D打印領(lǐng)域值得關(guān)注的十大趨勢：1）、3D打印成為工業(yè)化力量3D打印原先只能用于制造產(chǎn)品原型以及玩具，而現(xiàn)在它將成為工業(yè)化力量。你乘坐的飛機(jī)將使用3D打印制造的零部件，這些零部件能夠讓飛機(jī)變得更輕、更省油。事實(shí)上，一些3D打印的零部件已經(jīng)被應(yīng)用于飛機(jī)上。該技術(shù)也將被國防、汽車等工業(yè)應(yīng)用于特種零部件的直接制造?？傊?，在你不知不覺的情況下，通過3D打印制造的飛機(jī)、汽車乃至家電的零部件數(shù)量將越來越多。2）、3D打印開始治病救人通過3D打印制造的醫(yī)療植入物將提高你身邊一些人的生活質(zhì)量，因?yàn)?D打印產(chǎn)品可以根據(jù)確切體型匹配定制，如今這種技術(shù)已被應(yīng)用于制造更好的鈦質(zhì)骨植入物、義肢以及矯正設(shè)備。打印制造軟組織的實(shí)驗(yàn)已在進(jìn)行當(dāng)中，很快通過3D打印制造的血管和動脈就有可能應(yīng)用于手術(shù)之中。目前，3D打印技術(shù)在醫(yī)療應(yīng)用方面的研究涉及納米醫(yī)學(xué)、制藥乃至器官打印。做最理想的情況是，3D打印技術(shù)在未來某一天有可能使定制藥物成為現(xiàn)實(shí)，并緩解（如果不能消除的話）器官供體短缺的問題。3）、定制化成為常態(tài)今后購買的產(chǎn)品將根據(jù)自己確切的具體信息進(jìn)行定制，該產(chǎn)品通過3D打印制造并直接送到你的家門口。通過3D打印技術(shù)，創(chuàng)新公司將憑借與競爭對手的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品相同的價格為用戶提供定制化體驗(yàn)，以此獲得競爭優(yōu)勢。起初，這種體驗(yàn)可能包括制造定制智能外殼這樣的新奇物品或是為標(biāo)準(zhǔn)化工具進(jìn)行符合人體工程學(xué)的改造，但它很快就會擴(kuò)張到新的市場。公司領(lǐng)導(dǎo)者將對銷售、分銷以及營銷渠道進(jìn)行調(diào)整，以充分利用其直接向消費(fèi)者提供定制化體驗(yàn)的能力。定制化同樣也將在醫(yī)療器械領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，比如通過3D打印制造助聽器和義肢。4）、產(chǎn)品創(chuàng)新速度加快從新車型到更好的家電，一切產(chǎn)品的設(shè)計(jì)速度都將加快，從而將創(chuàng)新更快地推向消費(fèi)者。由于運(yùn)用3D打印的快速原型制造技術(shù)能夠縮短把產(chǎn)品概念轉(zhuǎn)化為成熟產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時間，設(shè)計(jì)人員將能夠?qū)Ｗ⒂诋a(chǎn)品的功能。雖然使用3D打印的快速原型制造技術(shù)并不是新鮮事物，但迅速降低的成本、功能得到改進(jìn)的設(shè)計(jì)軟件以及越來越多的打印材料意味著設(shè)計(jì)人員將能更方便地使用3D打印機(jī)，使他們能夠在設(shè)計(jì)的早期階段就打印出原型產(chǎn)品、進(jìn)行修改以及重新打印等等，從而加速創(chuàng)新，其結(jié)果將是更好的產(chǎn)品以及更快的設(shè)計(jì)速度。5）、新公司基于3D打印開發(fā)出創(chuàng)新的商業(yè)模式你今后將有機(jī)會投資購買一家3D打印公司的IPO。新一代公司將作為發(fā)明家、黑客以及“制造者”大量涌現(xiàn)，利用3D打印技術(shù)創(chuàng)造新的產(chǎn)品，并向蓬勃發(fā)展的3D打印機(jī)市場提供服務(wù)。一些公司將走向失敗，并有可能出現(xiàn)一個盛衰循環(huán)，但3D打印將催生出創(chuàng)造性的新商業(yè)模式。6）、3D打印店在購物商場開張3D打印店將開始出現(xiàn)，它們最初會憑借高品質(zhì)的3D打印技術(shù)為本地市場提供服務(wù)。一開始是快速原型制造以及其他利基功能，但這些打印店會轉(zhuǎn)移到消費(fèi)市場。零售商開始“運(yùn)送設(shè)計(jì)，而不是產(chǎn)品”，在這種情況下，本地的3D打印店有一天將成為你獲取自己定制的本地制造產(chǎn)品的地方，就像如今你在本地沃爾瑪商場內(nèi)沖印照片一樣。7）、關(guān)于知識產(chǎn)權(quán)歸屬的激烈辯論浮現(xiàn)出來3D打印機(jī)可以很容易地復(fù)制擁有版權(quán)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，隨著制造商和設(shè)計(jì)者開始應(yīng)對這種情況，未來將出現(xiàn)關(guān)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識產(chǎn)權(quán)歸屬的高調(diào)訴訟案例。文件共享網(wǎng)站使音樂的復(fù)制和共享變得簡單，從而撼動了整個音樂行業(yè)，與此類似，3D打印技術(shù)輕松復(fù)制、共享、修改以及打印3D產(chǎn)品的能力將引發(fā)新一波知識產(chǎn)權(quán)問題。8）、具備神奇特性的新產(chǎn)品跟如今制造的產(chǎn)品相比，那些只能通過3D打印機(jī)制造的新產(chǎn)品將融新材料、納米尺度以及印刷電子器件于一體，從而展示出堪稱神奇的新特性。這些通過3D打印制造的產(chǎn)品將令人喜愛，并具備明顯的競爭優(yōu)勢。金模工控網(wǎng)首席分析師羅百輝認(rèn)為其秘訣在于，3D打印技術(shù)可以在制造過程中控制所用材料，精度可達(dá)分子和原子級別。隨著目前對未來可行的商用3D打印機(jī)的研究不斷完善，我們可以期待令人興奮和向往的新產(chǎn)品攜驚人的特性出現(xiàn)在世人面前?，F(xiàn)在的問題是：這些產(chǎn)品都是什么以及誰將銷售它們？9）、3D打印機(jī)為制造工廠提供助力我們有望在制造工廠里看到3D打印機(jī)。一些特殊的零部件已經(jīng)由3D打印機(jī)更經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)出來了，但僅僅是在小規(guī)模范圍內(nèi)。對于3D打印技術(shù)，很多制造商將開始嘗試原型制造以外的應(yīng)用。隨著3D打印機(jī)的性能不斷提高以及制造商將其整合進(jìn)生產(chǎn)線和供應(yīng)鏈的經(jīng)驗(yàn)變得更加豐富，我們有望看到集成了3D打印零部件的混合制造工藝。而消費(fèi)者渴望的那些需要通過3D打印機(jī)制造的產(chǎn)品將進(jìn)一步加速此進(jìn)程。10）、“看我做出了什么東西！”你孩子將從學(xué)校帶回通過3D打印制造的物品。在學(xué)校，數(shù)字素養(yǎng)——包括網(wǎng)頁和應(yīng)用程序開發(fā)、使用電子設(shè)備、協(xié)作以及3D設(shè)計(jì)的能力——的培育將得到3D打印機(jī)的支持。很多中學(xué)和高中已經(jīng)裝備了3D打印機(jī)，隨著3D打印技術(shù)的成本持續(xù)下降，更多的學(xué)校將會開始使用。數(shù)字素養(yǎng)將不僅關(guān)乎“字節(jié)”，還關(guān)乎實(shí)物。九、3D打印產(chǎn)業(yè)鏈分析1、供給端：四大研發(fā)核心提供國際一流技術(shù)國內(nèi)快速成型技術(shù)的研發(fā)工作始于20世紀(jì)80年代末，在時間點(diǎn)上和國際上保持一致，至今已經(jīng)形成了北航、華中科大、西安交大、清華大學(xué)四大研發(fā)中心，在科研水平上公認(rèn)已經(jīng)達(dá)到國際一流水準(zhǔn)。北航的王華明教授團(tuán)隊(duì)是目前世界上少數(shù)能實(shí)現(xiàn)激光快速成型飛機(jī)用鈦合金承力結(jié)構(gòu)件的研究機(jī)構(gòu)，并且是唯一一家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)裝機(jī)的單位；華中科大的史玉升教授團(tuán)隊(duì)在2023年研制出世界最大的激光快速成型設(shè)備（1.2x1.2m工作面SLS）。西安交大和清華大學(xué)研發(fā)團(tuán)隊(duì)也掌握了SLA設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)。科研單位技術(shù)路線帶頭人產(chǎn)業(yè)化平臺北京航空航天大學(xué)SLS設(shè)備王華明教授中航重機(jī)、南風(fēng)股份華中科技大學(xué)SLS、MC設(shè)備史玉升教授濱湖機(jī)電西安交通大學(xué)SLA設(shè)備及材料盧秉恒教授西安恒通清華大學(xué)SLA、LOM設(shè)備顏永年教授北京殷華南京航空航天大學(xué)SLS工藝--華南理工大學(xué)SLA材料-北京隆源上海交通大學(xué)RMC--國內(nèi)主流3D打印技術(shù)研發(fā)中心及產(chǎn)業(yè)化平臺一覽在技術(shù)引入方面，英國伯明翰大學(xué)教授、澳大利亞國家輕合金研究中心主任吳鑫華教授等國際快速成型專家近年來也開始與國內(nèi)企業(yè)展開技術(shù)合作，加速了國內(nèi)激光成型產(chǎn)業(yè)的成熟。在科研成果轉(zhuǎn)化方面，國內(nèi)幾家科研機(jī)構(gòu)也相繼邁出了產(chǎn)業(yè)化的腳步。依托于華中科大的濱湖機(jī)電以及背靠華南理工的北京隆源已經(jīng)形成了千萬年產(chǎn)值的規(guī)模，累計(jì)銷售SLS雙雙突破200+臺，客戶遍布汽車、發(fā)動機(jī)、航天、船舶、泵業(yè)、機(jī)械、醫(yī)療等行業(yè)，包括東風(fēng)汽車、凱泉泵業(yè)、山河智能、玉柴等諸多知名企業(yè)。北航團(tuán)隊(duì)產(chǎn)業(yè)化的突破口在于下游大型鑄鍛件的加工制造，在2023年和2023年分別與中航重機(jī)、南風(fēng)股份合作成立子公司，依靠兩個合作伙伴在軍工航天、核電火電行業(yè)的優(yōu)勢資源鎖定未來需求。兩家公司對合作項(xiàng)目投入均較大，分別規(guī)劃在2023年前達(dá)到5億元的體量。國產(chǎn)快速成型技術(shù)已經(jīng)走出實(shí)驗(yàn)室，無論在民品市場還是軍品市場都持續(xù)得到驗(yàn)證。扎實(shí)可靠的技術(shù)積累是國內(nèi)快速成型產(chǎn)業(yè)爆發(fā)的堅(jiān)實(shí)基石。2、需求端：民用、模具設(shè)計(jì)、軍工三駕馬車驅(qū)動在現(xiàn)階段，3D打印在國內(nèi)最大的三塊需求分別來自民用消費(fèi)、工業(yè)設(shè)計(jì)和航天軍工。在民用板塊，桌面級3D打印機(jī)的引進(jìn)有望撬動消費(fèi)需求，打開大眾娛樂的大市場；在工業(yè)設(shè)計(jì)板塊，對于模具制作的效率和精度的要求不斷上升，中小型3D打印設(shè)備有望成為工業(yè)設(shè)計(jì)人員的“標(biāo)配”；受益于國產(chǎn)飛機(jī)產(chǎn)業(yè)騰飛及國家軍費(fèi)投入增加，航天軍工領(lǐng)域有望成為大型快速成型設(shè)備的最大增長點(diǎn)，另外核電建設(shè)的高峰期即將到來，也將對快速成型產(chǎn)業(yè)的壯大提供有利條件。3D打印是典型的“供給創(chuàng)造需求”的產(chǎn)業(yè)，在適當(dāng)產(chǎn)業(yè)政策的引導(dǎo)下，3D打印的市場需求潛力無限。民用：大眾娛樂、醫(yī)療有望成為亮點(diǎn)在世界范圍內(nèi)，3D打印機(jī)家用化、娛樂化正在成為一種潮流。在2023年美國CES展上，世界最大的3D打印機(jī)公司3DSystems展出了最新家用Cube系列，惠普、MakerBot等公司也均有類似產(chǎn)品面世。桌面級3D打印機(jī)售價低廉，最低僅為1000-2023美元，貼近大眾消費(fèi)水平，業(yè)界普遍期待它能復(fù)制家用電腦、蘋果等消費(fèi)電子產(chǎn)品的成功故事，成為下一個改變消費(fèi)者習(xí)慣的“大產(chǎn)品”。僅2023年一年的時間，全球個人3D打印機(jī)的銷量就翻了四倍。在國內(nèi)，3D打印的大眾消費(fèi)市場也正在形成中，近期北京開出的全國第一家3D打印館就是一個印證。事實(shí)上，南京紫金立德、杭州先臨三維等一些國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)開始涉足桌面級3D打印機(jī)的生產(chǎn)，一條嶄新的消費(fèi)電子產(chǎn)業(yè)鏈呼之欲出。同時，看好3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用。醫(yī)療是一個個性化很強(qiáng)的市場，病人之間顯著的個體差異性為3D打印技術(shù)提供了廣闊的市場空間。隨著桌面級3D打印技術(shù)的成熟，3D打印已經(jīng)在外科手術(shù)、口腔科、五官矯正、醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)等方面得到了應(yīng)用，成功打入了國內(nèi)一線城市的醫(yī)院市場。可以預(yù)見，在未來十年中國醫(yī)療產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的進(jìn)程中，3D打印機(jī)作為一種重要的輔助設(shè)備將擁抱更廣闊的市場空間。模具設(shè)計(jì)：制造業(yè)提升效率的必然選擇如之前分析，3D打印在小批量物件制造方面具有無可比擬的效率，尤其適合制作模具。以制作一件28x15x7cm的復(fù)雜零件為例，傳統(tǒng)制模需要花費(fèi)30天、1萬元成本，使用FDM快速成型僅需要40小時、3000元。并且，3D打印允許更多試錯的過程，是工業(yè)設(shè)計(jì)師的理想輔助設(shè)備。在國外，3D打印設(shè)備已經(jīng)成為汽車廠縮短模具研發(fā)周期的必備利器。在國內(nèi)，華中科大的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在模具開發(fā)方面完成了數(shù)個里程碑式項(xiàng)目，如為東風(fēng)汽車成型發(fā)動機(jī)缸蓋上水套砂芯、為玉柴機(jī)器成型六缸發(fā)動機(jī)缸蓋砂芯、為北京衛(wèi)星制造廠提供模型成型等。國內(nèi)泵業(yè)龍頭上海凱泉公司通過濱湖機(jī)電的SLS設(shè)備制模，成功進(jìn)入核電站泵領(lǐng)域。判斷，3D打印技術(shù)未來幾年將對傳統(tǒng)模具制造業(yè)將產(chǎn)生大規(guī)模的替代，國內(nèi)中小型3D打印設(shè)備將迎來采購高峰期。航天軍工：未來最大的一塊市場蛋糕現(xiàn)代飛機(jī)的設(shè)計(jì)越來越顯現(xiàn)出輕量化、復(fù)雜化的趨勢，這就對機(jī)身結(jié)構(gòu)件提出了兩個在傳統(tǒng)焊接工藝條件下看似矛盾的要求：⑴鈦合金的含量上升，在一些新型飛機(jī)里的比例達(dá)到了30%以上（F-22高達(dá)41%）；⑵耐疲勞度高，承力能力好。然而如果使用激光快速成型技術(shù)，就可以完美實(shí)現(xiàn)這兩個目標(biāo)：北航王華明教授團(tuán)隊(duì)用這種工藝一次成型的鈦合金承力結(jié)構(gòu)件被證明比分段鍛造、焊接在強(qiáng)度上要提升20-30%，并且可以輕松實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜造型。這一關(guān)鍵技術(shù)的突破不僅使得中國在飛機(jī)結(jié)構(gòu)件制造領(lǐng)域領(lǐng)先世界（美國至今仍使用分段鑄造），更重要的是加快了新一代戰(zhàn)斗機(jī)和國產(chǎn)大飛機(jī)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。對于大飛機(jī)和某些特定型號新型戰(zhàn)斗機(jī)來說，3D打印技術(shù)是不可缺少的“必需品”，這就為未來在航天軍工領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化鎖定了需求空間。在軍工方面，近年來我國國防開支迅速上升，近期南海局勢的微妙變化更是為軍工產(chǎn)業(yè)提供了催化劑。根據(jù)光大證券軍工小組的估算，我國前三代戰(zhàn)斗機(jī)保有量超過2023架。去年國產(chǎn)第四代隱形戰(zhàn)斗機(jī)（殲-20、殲-31）成功首飛，未來幾年國產(chǎn)戰(zhàn)斗機(jī)的更新?lián)Q代必然將加快，相應(yīng)地對于3D打印鈦合金結(jié)構(gòu)件的需求也將迅速膨脹。假設(shè)到2023年第四代戰(zhàn)斗機(jī)交付50臺，以每架需要鈦合金結(jié)構(gòu)件4700公斤（包含起落架三大構(gòu)件、機(jī)身主起對接框、主承力加強(qiáng)框、起落架對接框）計(jì)算，戰(zhàn)斗機(jī)市場容量可達(dá)29億元（年均需求約10億元）。在民用航空方面，美國波音公司預(yù)測未來20年中國共需要采購約3710架民航飛機(jī)，其中94%都是單通道以上的大飛機(jī)。而國產(chǎn)大飛機(jī)項(xiàng)目是中國“十四五”規(guī)劃的一個重點(diǎn)項(xiàng)目，首款單通道大飛機(jī)C919樣機(jī)已經(jīng)制造完成（機(jī)頭采用3D打印鈦合金結(jié)構(gòu)件），計(jì)劃在2023年形成量產(chǎn)能力、2023年首飛、2023年交付。目前C919的國內(nèi)外訂單總數(shù)已經(jīng)達(dá)到380架，如果后期量產(chǎn)的進(jìn)度順利，3D打印結(jié)構(gòu)件訂單有望在2023年前后出現(xiàn)井噴。C919只是一個開始，商飛項(xiàng)目后續(xù)可能開發(fā)的雙通道大型客機(jī)等品種使用3D打印技術(shù)也是大概率市場，航空航天市場的遠(yuǎn)期市場空間可能超過軍工市場。核電：趕上這一班高速列車截至2023年底，中國有7個核電站投入運(yùn)營、總裝機(jī)達(dá)1257千瓦，同時在建核電裝機(jī)容量約3397千瓦。但根據(jù)最新出臺的《能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃》，2023年前將達(dá)到裝機(jī)4000萬千瓦、在建1800萬千瓦的目標(biāo)，這意味著未來3年時間里還將有約120萬千瓦的裝機(jī)容量開工建設(shè)（以三代核電裝臵的1000萬千瓦/個計(jì)算，新建核電裝臵12個）。從這個角度來看，未來三年還將是核電設(shè)備制造訂單較為飽滿的時間段。由于核電鑄鍛件、泵閥等部件屬于小批量、高標(biāo)準(zhǔn)、個性化的制造模式，非常適合激光快速成型技術(shù)的應(yīng)用。一臺100萬千瓦的核電裝臵造價約為180億元，其中約20-30%為鑄鍛件成本（40-60億元），未來三年核電鑄鍛件總時長容量將超過500億元，年均+160億元。上市公司南風(fēng)股份已經(jīng)開始布局核電級鑄鍛件的激光快速成型產(chǎn)業(yè)，假設(shè)最終占據(jù)3%的市場份額，2023年就可達(dá)到5億元產(chǎn)值的目標(biāo)?？紤]到快速成型鑄鍛件也可應(yīng)用于超臨界、超超臨界火電等市場，這一目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的概率較大。3、3D打印產(chǎn)業(yè)鏈：未來就要開始閃閃發(fā)亮軍工應(yīng)用、中下游廠商率先爆發(fā)目前A股市場涉及3D打印產(chǎn)業(yè)的主要有6家公司：⑴上游材料制造商：銀邦股份和海源機(jī)械；⑵中游設(shè)備提供商：激光快速成型設(shè)備及激光發(fā)生器制造商機(jī)器人，以及激光發(fā)生器制造商大族激光；⑶下游快速成型鑄鍛件生產(chǎn)商：中航重機(jī)和南風(fēng)股份。⑴、哪塊需求會先起來：航天軍工》電站、工業(yè)設(shè)計(jì)、醫(yī)療》大眾消費(fèi)。軍工領(lǐng)域快速成型的技術(shù)應(yīng)用最為成熟，國產(chǎn)四代戰(zhàn)斗機(jī)的升級換代需求也最為緊迫，航天軍工市場將率先爆發(fā)，受益標(biāo)的為中航重機(jī)和機(jī)器人。電站鑄鍛技術(shù)上已經(jīng)成熟，但獲得認(rèn)證、培育市場需要一定時間，需求窗口有望在中期打開，相關(guān)標(biāo)的為南風(fēng)股份。同時，工業(yè)設(shè)計(jì)和醫(yī)療應(yīng)用在國外已經(jīng)普及，也有望在中期打開市場，相關(guān)標(biāo)的為海源機(jī)械和銀邦股份。最后，消費(fèi)級需求在世界范圍內(nèi)都剛剛興起，需要更長時間培育市場，是遠(yuǎn)期的故事。⑵、產(chǎn)業(yè)鏈哪個環(huán)節(jié)會先受益：中下游》上游。從國產(chǎn)技術(shù)的成熟度上看，中下游設(shè)備、加工要勝過上游的材料制造。實(shí)際上，材料工藝上的限制是3D打印技術(shù)最大的瓶頸，部分材料（尤其是金屬）尚需進(jìn)口，國產(chǎn)化需要一定的時間投入。但值得一提的是，銀邦股份的技術(shù)合作方吳鑫華教授是國際一流的材料和快速成型專家，公司在3D打印產(chǎn)業(yè)的前景值得期待。因此，根據(jù)現(xiàn)有的公開市場信息，在上市公司的受益順序上排序是：中航重機(jī)、機(jī)器人》南風(fēng)股份》銀邦股份、海源機(jī)械、大族激光。

產(chǎn)業(yè)鏈位置3D打印相關(guān)業(yè)務(wù)技術(shù)來源公司上游3D打印金屬材料英國伯明翰大學(xué)銀邦股份3D打印非金屬材料清華大學(xué)海源機(jī)械中游激光快速成型設(shè)備、激光發(fā)生器中科院自動化研究所機(jī)器人激光發(fā)生器公司自有大族激光下游激光快速成型鑄鍛-航天軍工北京航空航天大學(xué)中航重機(jī)激光快速成型鑄鍛-電站鍛件北京航空航天大學(xué)南風(fēng)股份A股3D打印產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂硎?D打印相關(guān)商業(yè)模式分析設(shè)計(jì)公司升級版3D打印服務(wù)影樓升級版設(shè)計(jì)學(xué)校升級版賣機(jī)器賣材料賣服務(wù)賣標(biāo)準(zhǔn)3d打印如何盈利其實(shí)國內(nèi)早就開始對3D打印方面的理論進(jìn)行相關(guān)研究和嘗試，但苦于大多數(shù)企業(yè)并不具備研發(fā)實(shí)力，因此，目前3D打印在國內(nèi)的發(fā)展暫時會受到諸多局限。當(dāng)然，這其中也有不少小企業(yè)依靠其他方式盈利，但總的來說還是缺乏核心技術(shù)和創(chuàng)新。說到創(chuàng)新，就不得不提目前最大的兩家3D打印上市公司——Stratasys和3DSystems。這兩家公司是競爭對手，同為競爭對手的還包括兩家場外交易公司MakerBot和Solidoodle。近日,福布斯公布了2023美國25家成長最快的高科技公司排行榜，其中著名3D打印機(jī)公司3DSystems排名第四。一向以平民價格為優(yōu)勢的3DSystems公司，自創(chuàng)始人查克·赫爾在1986年發(fā)明這項(xiàng)技術(shù)以來，幾乎在3D打印領(lǐng)域所向披靡，近日京東首發(fā)的Cube（3DSystems）個人3D打印機(jī)，就是個很好的實(shí)例。3DSystems公司的立體光刻（SLA）技術(shù)專利，也被惠普公司應(yīng)用并成功并發(fā)布了第一款3D打印產(chǎn)品Designjet3D打印機(jī)，售價高達(dá)1.75萬美元只面向歐洲消費(fèi)者出售。另外，著名的以色列3D打印公司Objet，也是以創(chuàng)新聞名，特別是其作為對噴墨式3D打印技術(shù)有巨大推動力的Objet10003D打印機(jī)，其核心競爭力依然源自創(chuàng)新。去年，Stratasys和以色列公司Objet合并，堪稱強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，他們擁有該領(lǐng)域最重要的專利組合及技術(shù)，業(yè)內(nèi)人士稱之為行業(yè)里是最大的玩家。目前Stratasys勢力范圍輻射美國、歐洲和中東三大市場，未來亞太區(qū)增長力是最看重的。由此可知，擁有創(chuàng)新技術(shù)是3D打印發(fā)展和實(shí)現(xiàn)盈利的核心。隨著3D打印真的火了之后，很多業(yè)內(nèi)人士表示，這種火熱程度會持續(xù)很久。因而，越來越多的“淘金”者，從中嗅到了巨大的商機(jī)。那么如何才能在人群中脫穎而出？由于國內(nèi)創(chuàng)新人才有限，研發(fā)這條路是暫時行不通。因此有業(yè)內(nèi)人士指出，買幾臺設(shè)備做外包服務(wù)，會比前面的許多方式更賺錢！3D打印的概念雖然熱鬧，但對于國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)來說還持觀望態(tài)度，并不愿意投入幾百、上千萬去采購設(shè)備。有業(yè)內(nèi)人士表示，3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵，是技術(shù)如何與市場用戶結(jié)合起來，因此，先做加工服務(wù)，待市場被真正教育到一定程度后，再著力做設(shè)備銷售，應(yīng)當(dāng)是該行業(yè)健康發(fā)展的一條可行之路。近日，世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)大會上，先臨三維副總經(jīng)理趙東來表示，賣服務(wù)比賣設(shè)備賺錢！他表示要跟客戶充分溝通，制定詳細(xì)的解決方案，根據(jù)對方的需求來選定精度和材料，這樣做的目可以有效控制成本。同樣是3D打印服務(wù)起家的公司，另一家為工廠、研究機(jī)構(gòu)、設(shè)計(jì)公司做研發(fā)驗(yàn)證服務(wù)的公司